| Titre : | Ombrage volumique basé occultation ambiante pour une visualisation interactive de volume de données scientifiques |
| Auteurs : | Naima Bahi, Auteur ; Mohamed Chaouki Babahenini, Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2017 |
| ISBN/ISSN/EAN : | TINF/109 |
| Format : | 1 vol. (133 p.) / ill. / 29 cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
Obtenir une visualisation convaincante des données scientifiques par l'utilisation d'ombrage est prohibitif dans les applications interactives à cause du nombre important d'effets liés aux phénomènes d’occultation et d'éclairage. Bien que l'occultation ambiante (OA) nous permette de comprendre ce type de données via les ombres douces, elle exige souvent avec un coût de prétraitement important, ce qui limite son utilisation spécialement dans les applications basées sur le changement interactif de la fonction de transfert.Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle formule pour l'ombrage volumique du champ scalaire 3D statique qui peut être appliquée dans le rendu volumique direct. Pour cela nous suggérons une définition d’OA basée sur une approximation exponentielle, qui simule l’illumination globale, produit de manière interactive une haute qualité visuelle de rendu et permet un filtrage accéléré sur GPU de haute qualité. A partir des données scalaires initiales, nous utilisons une seule variable pour définir l’OA ce qui offre une réduction considérable de l'espace mémoire. Cette variable permet d'éviter les artefacts visuels et le coût de calculs causés par le test binaire réalisé par la définition classique de l'occultation.Les expérimentations faites sur des séries d'images médicales démontrent que l'algorithme proposé fournit un ombrage doux qui produit des résultats de haute qualité dans un temps interactif avec une consommation restreinte de mémoire. |
| Sommaire : |
CHAPITRE 1 INTRODUCTION GENERALE I 1.1 Problématique et contexte de la thèse I 1.2 Objectifs et motivations de la thèse IV 1.3 Plan de la thèse VII 2 CHAPITRE 2 ¾ RENDU ET OMBRAGE DES DONNEES VOLUMIQUES 1 2.1 Introduction 1 2.2 Données volumiques 1 2.3 Radiométrie 4 2.3.1 Radiométrie et photométrie ....................................................... 4 2.3.2 Energie et flux ...................................................................................... 5 2.3.3 Intensité et luminance ...................................................................... 5 2.3.4 Eclairement et radiosité ............................................................. 6 2.3.5 Illumination ................................................................. 6 2.3.6 Illumination globale .................................................................... 6 2.3.7 Répartition de la lumière ou ombrage .......................................... 7 2.3.8 Comportements lumière-Volume ................................................... 7 2.4 Méthodes de visualisation volumique des champs scalaires 8 2.4.1 Méthodes indirectes ........................................................ 8 2.4.1.1 Visualisation de tranches 2D 8 2.4.1.2 Iso-surfaces 9 2.4.2 Méthodes directes ............................................................ 9 2.4.2.1 Calcul de l’image finale par object-order 10 2.4.2.1.1 Splatting 10 2.4.2.1.2 Shear-Warp 11 2.4.2.2 Calcul de l’image finale par image-order 13 2.4.2.2.1 Rendu basé sur l'utilisation de textures 13 2.4.2.2.2 Raycasting 13 2.5 Modèles d’interactions lumière-volume 14 2.6 Fonction de transfert 16 2.6.1 Définition ...................................... 16 2.6.2 Types ........................................................... 17 2.7 Simulation du trajet de la lumière en RVD 18 2.7.1 Intégral du RVD ................................................. 18 2.7.2 Numérisation de l’intégral du RVD ................................................ 20 2.7.2.1 Méthode d'avant en arrière 21 2.7.2.2 Méthode d'arrière en avant 22 2.8 Les ombres pour améliorer la qualité visuelle du rendu volumique 23 2.8.1 Ombre: Notions et généralités ................................................. 23 2.8.1.1 Définition 23 2.8.1.2 Eléments d’ombre 23 2.8.1.3 Utilité 23 2.8.1.4 Types 24 2.8.2 Génération d’ombre en rendu surfacique ............................................... 25 2.8.2.1 Méthode basée sur le tampon de profondeur: Shadow Mapping 25 2.8.3 Quelques travaux antérieurs: ombre et rendu volumique .......................... 26 2.9 Occultation ambiante 34 2.9.1 Idée ......................................................................... 34 2.9.2 Obscurance .................................................................... 35 2.9.3 Occultation Ambiante ................................................................ 37 2.10 Conclusion 38 3 CHAPITRE 3 ¾ OCCULTATION AMBIANTE VOLUMIQUE 39 3.1 Introduction 39 3.2 Critères de classification des travaux antérieurs 40 3.3 Intégration de l’OA dans la visualisation volumique 40 3.3.1 Idée et Origine ................................. 41 3.3.1.1 Discrétisation du domaine de voisinage hémisphérique W 42 3.3.1.2 Définitions de Li et ???? 43 3.3.1.3 Optimisation du calcul de Li et ???? 44 3.3.1.3.1 Couvrir le volume avec des lignes discrètes disjointes 44 3.3.2 OA pour l’ombrage volumique .................................................. 46 3.3.2.1 Méthodes avec phase de pré-calcul 46 3.3.2.2 Méthodes avec calcul à la volée 66 3.3.3 La génération de la fonction de transfert et la segmentation 3D à l’aide de l’OA ...... 68 3.4 Conclusion 70 4 CHAPITRE 4 ¾ OCCULTATION AMBIANTE BASEE FILTRAGE POUR UN OMBRAGE VOLUMIQUE. 72 4.1 Introduction 72 4.2 Objectifs et motivation 73 4.3 Algorithme: Description générale 75 4.3.1 Rappel ............................................................ 75 4.3.1.1 Filtrage 75 4.3.1.2 Filtres de convolutions 75 4.3.1.3 Filtres séparables 76 4.3.2 Vision générale sur notre méthode ..................................................... 76 4.4 OA comme une information statistique 82 4.4.1 Rappel mathématique ................................................................ 82 4.4.1.1 Théorie de probabilité 82 4.4.1.2 Nature des Variables 83 4.4.1.3 Loi de probabilité d’une variable aléatoire 83 4.4.1.4 Fonction de densité de probabilité 83 4.4.1.5 Fonction de distribution cumulative CDF 83 4.4.2 Définition statistique d’OA ................................................. 84 4.5 Test d'occultation comme une fonction en escalier exponentielle 86 4.5.1 Rappel mathématique ............................................................ 86 4.5.1.1 Effectif et fréquence 86 4.5.1.2 Fonction d’escalier 87 4.5.1.3 Fonction de Heaviside 87 4.5.1.4 Filtrage séparable 87 4.5.2 Test d’occultation ............................................................... 88 4.6 Occultation et filtrage 89 4.6.1 Percentage closer filtering ...................................................... 89 4.6.2 Cartes d'occultation exponentielles filtrables ...................................... 92 4.6.2.1 Rappel mathématique 92 4.6.2.1.1 Esperance mathématique 92 4.6.2.1.2 Inégalité de Markov 92 4.6.2.2 Ombres douces: des SMs vers l’OA 92 4.6.2.3 Cartes d’occultation 93 4.6.2.3.1 Etape 1: Définir une région de filtre pour chaque voxel. 93 4.6.2.3.2 Etape 2: Relation entre le filtrage de texture et la probabilité d’occultation d’un voxel. 94 4.6.2.4 Cas d’erreur 95 4.7 Conclusion 95 5 CHAPITRE 5 ¾ MISE EN OEUVRE, RESULTATS ET BILAN 97 5.1 Introduction 97 5.2 Outils et matériels utilisés 97 5.3 Données 98 5.3.1 Type de données initiales utilisées .................................. 98 5.3.1.1 Dicom 98 5.3.1.1.1 Généralité 98 5.3.1.1.2 Pourquoi un format spécifique pour les images médicales? 99 5.3.1.2 Les sources d’images ou modalités 100 5.3.1.2.1 Modalité CT ( scanner ) 100 5.3.1.2.2 Modalité MR ( IRM ) 100 5.3.1.3 Description des ensembles de données DICOM utilisés 102 5.3.2 Structuration volumique ......................................................... 104 5.4 Détails de la mise en oeuvre 105 5.4.1 Le calcul d’ombrage ..................................................... 105 5.4.1.1 Rappel 105 5.4.1.1.1 Filtre de Gauss 105 5.4.1.1.2 MIP-mapping 105 5.4.1.2 OA basée filtrage 106 5.4.2 Rendu ........................................................ 108 5.4.2.1 Méthode de rendu 108 5.4.2.2 Optimisation 108 5.4.2.3 Fonctions de transfert et classification 109 5.5 Résultats visuels 109 5.6 Espace mémoire : Discussion et comparaison 117 5.7 Limites 119 5.8 Conclusion 120 CHAPITRE 6 ¾ CONCLUSION GENERALE 121 ACTIVITES SCIENTIFIQUES: COMMUNICATIONS ET PUBLICATIONS 124 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/3036 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
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